Главная страница ИД «Первого сентября»Главная страница газеты «Первое сентября»Содержание №2/2004

Четвертая тетрадь. Идеи. Судьбы. Времена

НАУЧНЫЙ ФАКТ 
ГИПОТЕЗА 

А. ВОЛКОВ

Зеркальные миры

О параллельных вселенных давно и со знанием дела писали фантасты. А теперь вот и физики туда же

Физик Роберт Фут из Мельбурнского университета показал недавно, что теория суперсимметрии «допускает существование зеркальных миров». В таком случае нематериальное может превращаться в материальное, и наоборот: материя – перетекать в мысль, а мысль – в материю.
Из расчетов Фута явствует, что рядом с нами постоянно существует незримый, неосязаемый мир, этакое «вещество наших снов», разлитое всюду. Расстояние между двумя мирами, быть может, меньше длины атома! Как ни фантастична эта идея, она опирается исключительно на формулы и факты, собранные Футом в его книге «Shadowlands» («Призрачные миры»).

* * *

Крупнейшие физики XIX и ХХ веков питали необъяснимую склонность к понятию симметрии, а следовательно, к понятию зеркального отражения. Ведь все симметричное словно составлено из двух частей – объекта и его отражения, неразрывно связанных осью (или плоскостью) симметрии.
Первым творцом «зеркального мира» может быть назван, например, Джеймс Клерк Максвелл, в чьих уравнениях электричество и магнетизм оказались так же непреложно связаны, как сон и жизнь в представлениях некоторых фантастов и Роберта Фута.
Вот другой творец «зеркального мира» – английский физик Поль Дирак. Ему не понравилось основное уравнение квантовой физики – уравнение Шредингера, в котором время и пространство оказались неравноправными категориями. Поэтому Дирак решил привести уравнение к тому виду, который вполне бы удовлетворил сторонников Эйнштейна: время и пространство должны содержаться в уравнении в одной и той же (первой) степени. В конце концов подобный трюк удался Дираку. Правда, из новой формулы явствовало, что может существовать отрицательная кинетическая энергия, то есть энергия, чье значение меньше нуля. Как это так? Если объект движется, его кинетическая энергия положительна, если пребывает в покое, равна нулю, а если она отрицательна, что тогда?
На первый взгляд это не поддавалось никакому объяснению. Однако Дирак был заворожен красотой получившейся формулы и уверен в ее правильности. В течение двух лет он пытался найти объяснение «отрицательной энергии». В конце концов он убедился, что вернуть миру утраченную стабильность можно, лишь допустив существование зеркальных двойников у каждой элементарной частицы, двойников, имеющих ту же массу и противоположный заряд. Так возникла идея антивещества. Через несколько лет она нашла блестящее подтверждение. В 1932 году американский физик Карл Андерсон случайно обнаружил в космическом излучении позитрон, то есть положительно заряженный электрон, первую из предсказанных Дираком античастиц (кстати, сам Андерсон ничего не знал об этой гипотезе). Открытие античастиц.

* * *

Еще один «зеркальный мир» родился из математических экзерсисов британского физика Майкла Грина и Джона Шварца из Калифорнийского технологического института, творцов «теории струны», подменивших элементарные частицы крохотными «струнами» (strings). В их теории все мироздание сводится к бесконечным вибрациям незримых тончайших нитей.
Соединив эти «сказочные» идеи Грина и Шварца с положениями квантовой физики, английский ученый Стивен Хоукинг создал свою теорию «параллельных миров». Согласно ей имеется бесконечное множество вселенных, являющихся двойниками нашей Вселенной.
Впрочем, сами Грин и Шварц пришли к не менее любопытным выводам, попытавшись втиснуть в свои расчеты силу тяжести. Оказалось, что в этом случае у каждой элементарной частицы, снующей в подлунном мире, появляется свой двойник в мире зеркальном, или мнимом. У этого двойника те же свойства, что у настоящей частицы, та же масса, тот же заряд. Вот только ее материя превратилась в энергию зеркального двойника, а ее энергия – в его материю. Туманно? Как изображение на запотевшем стекле, но попробуем все же разобраться.
Физики выделяют две принципиально разные категории элементарных частиц: фермионы и бозоны. Первые – вещественные частицы. Они занимают определенное место в пространстве, и ни одна другая вещественная частица не может оказаться на месте фермиона. Оно занято. Точно так же ни один человек не может побывать, образно говоря, «в вашей шкуре». Вас могут оттеснить, но никак не слиться с вами. Вот и между фермионами всегда имеется какая-то дистанция. Им не совпасть друг с другом. Подобное свойство вещественных частиц обуславливает стабильность всей материи. Самые известные из них – электроны, протоны, нейтроны.
А вот бозоны – это силовые частицы, или «кванты возбуждений, распространяющиеся в системе». Их можно назвать также частицами (квантами) энергии. У них нет массы, как нет и ограничения на число бозонов, способных находиться в данной точке пространства. Они могут скапливаться на одном месте, образуя поток частиц, не отличимых друг от друга. Пример подобной частицы – фотон (квант света). Любая точка пространства может быть слегка освещена световым бликом, нормально освещена дневным светом, озарена яркой вспышкой лучей.
Долгое время ученые принципиально отделяли вещественные частицы от силовых, фермионы – от бозонов. Однако в теории Шварца и Грина – она получила название «суперсимметрии» – возникает особый, зеркальный мир. В нем вещественные частицы запросто превращаются в силовые, и наоборот: например, вещество превращается в свет, а свет конденсируется в вещество. Тут только одна загвоздка: если бы «селектрон» (суперсимметричный двойник электрона) существовал, то, наверное, его давно бы уже заметили во время экспериментов, проводимых на ускорителях, но этого пока нет.
Вот тут-то, как Бог из машины или черт из табакерки, и материализовался австралийский физик Роберт Фут, принесший благую весть о мире ином.

* * *

Астрономы давно задавались вопросом: почему галактики не разлетаются в стороны под действием центробежных сил? В конце концов они предположили, что большую часть материи, из которой сложена Вселенная, мы не видим. По их оценкам, зримая нами материя составляет лишь около четырех процентов материи Вселенной. Все остальное незримо, неосязаемо и, очевидно, сложено из не открытых пока элементарных частиц. Все остальное, вмешивается Роберт Фут, состоит из «зеркальных» частиц, а мы не можем их увидеть. Земная жизнь кругом объята «зеркальным» веществом. Оно удерживает галактики, скрепляет Солнечную систему. Без него все мироздание распалось бы. Оно, словно скелет, скрепляет внешнюю ткань Вселенной – светящиеся крупинки звезд.
Опыты с антиводородом показали, что это вещество распадается быстрее, чем следует из расчетов ученых. Фут полагает, что часть антиводорода превращается в невидимое зеркальное вещество – буквально тает в воздухе, перечеркивая расчеты.
Недавно было сделано странное открытие. Оказалось, что есть планеты, не обращающиеся вокруг звезд. Они бороздят космическую даль в полном одиночестве. Их поведение опровергает привычную теорию происхождения небесных тел. Считалось, что планеты могут зародиться лишь возле звезды и будут верны ей навек. Роберт Фут не отказывается от этого правила, лишь добавляет: они зародились возле звезды, состоящей из зеркальной материи; теперь они движутся вокруг нее, а нам она не видна.
В 1972 году стартовали автоматические станции «Пионер-10» и «Пионер-11». Покинув Солнечную систему, они стали продвигаться заметно медленнее. Что тормозит их полет? Уж не зеркальная ли материя, стеной вставшая на их пути? Правильно, Роберт Фут так и говорит.
В 1908 году произошла памятная катастрофа – падение Тунгусского метеорита. Удар был страшным. Задержись эта глыба в полете всего на несколько часов, и Петербург или Лондон оказался бы стерт с лица земли. Вот уже столетие энтузиасты ищут осколки этой глыбы, но не могут найти, как будто шапка-невидимка слетела на сибирскую тайгу, выкосив лес на огромной территории. Но, может быть, так оно и есть? Невидимая «зеркальная» глыба рухнула на безлюдную тайгу, словно предупреждая, как опасны для нашей планеты столкновения с любыми зеркальными объектами.
Моделируя зарождение Солнечной системы, астрофизики пришли к выводу, что в ее пределах должно быть в сотни раз больше комет, чем наблюдается. В чем дело? Спросите у Фута! Как и в случае с недостающей массой мироздания, он легко нашел причину дефицита. Все остальные кометы, полученные расчетным путем, сложены из зеркальной материи.
У Роберта Фута есть и свои приверженцы. Они подкрепляют его уверенность. Так, по расчетам физика Франческо Айчелло из Йельского университета, зеркальные частицы должны возникать при превращениях атомов, например, при трансформации атомов золота в платину. В 2002 году в Мюнхенском университете был поставлен эксперимент по схеме, предложенной Айчелло. Его результаты, похоже, подтверждают правоту американского физика, но они, разумеется, требуют кропотливой дополнительной проверки.

* * *

Большинство физиков скептически относятся к идеям Роберта Фута. Его упрямство выглядит чудачеством. Коллеги уже прозвали Роберта Фута «зеркальным человеком», а журналисты, принеси он сперва им свои выводы, окрестили бы его «зеркальным чайником».
Вот только в истории науки не раз бывало так, что самые абсурдные теории, которым отказывались верить большинство современников, со временем принимались всеми на веру. Их правоту доказывали собранные постепенно факты.


Ваше мнение

Мы будем благодарны, если Вы найдете время высказать свое мнение о данной статье, свое впечатление от нее. Спасибо.

"Первое сентября"



Рейтинг@Mail.ru